Способ направленного бурения скважин

Способ направленного бурения скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (<>>765494

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. саид-ву (22) ЗаЯвлено 100578 (21) 2611896/22-03 (53)м Кп 3

21 В 7/04 с присоединением заявки Ко

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230980 Бюллетень 1Чо 35, Дата опубликования описания 250980 (53) УДК622. 243. .2 (088.8) В. Т. Загороднюк, В. A. Яцкевич, Д. M. Крапивин, A. А. Иванов, А. А. Алейников, B. П. Неговей и P. И. Чумаров (72) Авторы изобретения

Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54 СПОСОБ НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Изобретение относится к области вращательного бурения технологических скважин в подземных условиях, когда требуется высокая очность проходки заданной траектории, и может быть.ис.— пользовано для бурения геолого-разведочных и других скважин.

Известен способ направленного бурения, включающий приложение отклоняющего усилия, действующего перпендикулярно к направлению подачи (11.

Известен способ направленного наклонного бурения глубоких скважин, заключающийся в том, что к инструменту в процессе бурения прилагают постоянно действующее усилие, перпендикулярное к направлению подачи,а скорость подачи и число оборотов изменяют в зависимости от величины наклона скважины ? 1.

Величина параметров отклонителя не учитывает влияние изменяющейся в направлении подачи крепости пород.

Поэтому величина отклонения под дей- 25 ствием отклоняющего усилия, а следовательно, точность проходки скважины определяется анизотропией горных пород и бурение таким способом может ,привести к забракоВке скважины иэ- Зщ за недопустимых погрешностей направленности.

Целью изобретения является повышение точности проходки заданной траектории при направленном бурении скважин.

Это достигается тем, что изменение скорости подачи осуществляют с частотой, равной частоте вращения,инструмента, при этом фазу колебания скорости подачи сдвигают относительно условной нулевой фазовой точки на угол, соответствующий направлению отклонения.

На фиг. 1 показана лабораторная установка для реализации способа направленного бурения с механическим источником колебаний; на фиг. 2 то же, с электрическим источником коЛебаний.

Лабораторная установка (см. фиг. 1) состоит из электродвигателя 1 с редуктором, имеющим возможность перемещения по направляющим с помощью каретки 2. На валу редуктора находится штанга 3 с асимметричным резцом

4, обеспечивающим создание отклоняющего усилия под действием осевого усилия как следствие неравенства

765494

Формула изобретения

Источники информации, 60 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 122719, М.кл . E 21 В 7/04, 1947.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 71772! М,кл . Е 21 В 7/04, 1941, (прототип) . реакций сопротивления резанию опережающего и отстающего лезвий перьев инструмента. Порода моделируется с помощью песчано-цементного блока 5, состоящего из разборных секций.

Усилие подачи передается на двигатель через блоки с помощью троса 6 от груза 7. На валу редуктора находится также эксцентрично закрепленный диск 8, который, вращаясь, соприкасается с тросом и приводит его в колебательное движение с частотой вращения редуктора. Динамические усилия возникающие при этом, приводят к

Колебаниям осевого усилия синфазно с вращением инструмента. Амплитуда ко лебания измеряется тензоканалом 9. 15

При изменении скорости подачи меняется соотношение реакций сопротивления резанию на лезвиях асимметричного инструмента, что вызывает смещение оси вращения инструмента в положение, уравновешивающее реакции

На лезвиях, так как поперечной жесткости бурового става недостаточно для урановешивания реакции. Чтобы

Произвести отклонение инструмента отклоняющим усилием, действующим перпенцикулярно к направлению подачи, необходимо периодически с частотой вращения инструмента осуществлять изменение скорости подачи, тогда ось вращения инструмента на каждом обо- 30 роте будет смещаться на величину, Пропорциональную разности реакций на лезвиях инструмента. Направление отклонения определяется фазой колебаний скорости подачи, которую для опреде- 35 ленности отсчитывают от условной заданной нулевой фазовой точки.

Более перспективно реализовать способ с использованием устройства, позволяющего накладывать вибрацию звуковой частотой на инструмент(фиг.2).

Такое устройство состоит из асимметричного инструмента 10, соединенного с магнитострикционным вибратором 11, вибратор помещен в корпус 12, укрепленный на подающем вращающемся ставе 45

13.

С мощного генератора 14 на магнитостриктор подается напряжение высокой частоты. Работа генератора 14 управляется датчиком фазы 15 вращения ин- 50 струмента, в котором заданы блоком программы 16 моменты наполнения и выключения генератора 14 относительно нулевой точки фазы. Без наложения вибрации инструмент, выравнивая сопротив- 55 ления на перьях, находит себе одну ось Вращения, а при наложении вибрации другую. Если датчиком фазы задать моменты включения и выключения генератора 14 в течение каждого периода

Вращения, то инструмент будет на каждом обороте набирать кривизну, выпол.— няя движение по заданной траектории.

Сдвигая фазу включения генератора .относительно нуля, можно изменять направление смещения инструмента.

Тбчность предлагаемого способа направленного бурения скважин не зависит от анизотропии горной породы. Цикл управления направлением в данном способе заканчивается в течение одного оборота, а проявления анизотропии на расстоянии, равном подаче за оборот, крайне незначительны. Кроме того, отклоняющее усилие образуется дифференциальным способом так, что его величина устанавливается автоматически, как разность реакций на перьях резца или другого инструмента.

Условием постоянства набора кривизны данным способом в анизотропных породах является постоянство скорости подачи или постоянствопределов изменения скорости подачи на каждый оборот вращения инструмента. Такое условие выполняется системой управления, которая так изменяет амплитуду колебаний oceaoz усилия, чтобы выполнялось указанное выше условие постоянства скорости.

Вследствие проявления свойства . инвариантности способа направленного бурения к анизотропии буримых пород повышается точность реализации заданной траектории., резко снижается коэффициент перебура, повышается производительность бурения.

Следует отметить, что асимметричный инструмент получил развитые как более производительный и дешевый, вследствие чего применение его в способе также дает эффект повышения скорости бурения, снижение себестоимости погонного метра скважины.

Также положительный эффект достигается применением для реализации способа магнитострикционного вибратора, повышающего скорость проходки в 1,5-2,5 раза.

Способ направленного бурения скважин, включающий приложение к инструменту перпендикулярно к направлению подачи в процессе бурения отклоняющего усилия и изменение скорости подачи, .отличающийся тем, что, с целью увеличения точности проходки заданной траектории скважины, изменение скорости подачи осуществляют с частотой, равной частоте вращения инструмента, при этом фазу колебания скорости подачи сдвигают относительно условной нулевой Фазовой точки на угол, соответствующий направлению отклонения.